Elemento z = 83 las fuerzas repulsivas entre los protones no pueden ser compensadas por la adición de más neutrones y los núcleos correspondientes no son
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Dpto. Física y Química I.E.S. Inca Garcilaso elemento Z = 83 las fuerzas repulsivas entre los protones no pueden ser compensadas por la adición de más neutrones y los núcleos correspondientes NO son suficientemente estables y se desintegran. La estabilidad nuclear la podemos estudiar desde dos puntos de vista:
Respecto a este último punto, es un hecho comprobado que la masa de un núcleo cualquiera formado por Z protones y A-Z neutrones (masa nuclear) es siempre INFERIOR a la suma de las masas de los protones y neutrones libres. A esa diferencia de masa se le denomina Defecto de Masa (m). Este defecto de masa puede calcularse mediante la expresión m = Z.mp + (A-Z).mn - MN MN = masa del núcleo considerado. Una de las consecuencias más sorprendentes de la teoría de la Relatividad de Albert Einstein está en el hecho de haber puesto de manifiesto la equivalencia entre masa y energía. Podríamos decir con toda cautela que la masa es “otra forma en que se nos presenta la energía”. La relación que existe entre ambas es una de las ecuaciones más famosas de toda la Física: E = mc2 Según esta ecuación, al defecto de masa en la formación de un núcleo se le puede asociar una energía que le llamaremos Energía de Enlace” “Energía de enlace (E) de un núcleo es la energía liberada cuando sus nucleones aislados se unen para formar el núcleo” Es lógico pensar que, si quisiéramos romper un núcleo para aislar sus nucleones, habría que aportar esa misma cantidad de energía. Existe un inconveniente y es que la energía de enlace dependerá del número de nucleones, por tanto, a efectos de comparación es más útil usar la energía de enlace por nucleón,  . Que es un buen indicador de la estabilidad nuclear, cuanto mayor es este cociente más estable es el núcleo.Si representamos dicha energía de enlace por nucleón (Enucleón) frente al número másico se obtiene la denominada “curva de estabilidad”: línea que pasa por donde se encuentran los isótopos estables.  ANÁLISIS DE LA CURVA DE ESTABILIDAD.
Conclusiones
1MeV.nucleón – 1 = 10-6 eV/ (1,6605310-27) Kg = 6,0221032 eV/Kg= 9,6471013 J/Kg = 2,3051010 Kcal/Kg. Por lo tanto, el máximo de la curva, 8,8 MeV, equivale a 2,0281011 Kcal/Kg ó 8,4891014 J/Kg. Esta cantidad tal de energía es la que habría que suministrar a dicho núcleo para disociarlo en sus nucleones constituyentes  Ejercicio. Calcula la energía de enlace y la energía de enlace por nucleón para los siguientes isótopos:  ,  ,  ,  ,  .m = 4,0026 u; m = 15,9949 u; m = 31,9721 u; m = 106,9051 u;m = 201,9706 u.Sol.: Helio = 7 MeV; oxígeno = 8 MeV; plata = 8,6 MeV; azufre = 8,5 MeV; mercurio = 8 MeV. Reacciones nucleares “Son procesos en los que intervienen directamente los núcleos atómicos transformándose en otros distintos”. La primera reacción nuclear producida artificialmente por el ser humano (radiactividad artificial) fue interpretada por Rutherford: bombardeó núcleos de nitrógeno con partículas alfa, dando lugar a la formación de un nuevo núcleo, de oxígeno, emitiéndose un protón (detectable por su desviación en un campo magnético). Este proceso se puede escribir mediante una ecuación nuclear similar a las ecuaciones químicas:  + +  Otros ejemplos de reacciones nucleares:  + + (1) + + Leyes de conservación en los procesos de desintegración nuclear
Veamos algunos ejemplos:En la reacción del Litio (1) se tiene que : Masa del protón: 1,007825 u Masa del núcleo de litio 7,016004 u TOTAL: 8,023829 u Masa de la partícula alfa 4,002603u Masa del núcleo de helio 4,002603 u TOTAL: 8,005206 u Como puede observarse no se conserva la masa en la reacción nuclear arriba indicada, ya que existe una diferencia de masa,  = 0,018623 u, pero se conserva la masa-energía, ya que a esa diferencia de masa le corresponde una energía de 17,34 MeV que se desprende en el proceso.Diferencia entre reacciones químicas ordinarias y nucleares.
Por ejemplo, en la reacción de combustión del carbón (C+ O2CO2) se libera una energía de 94 Kcal /mol. En cambio, en la fisión del Uranio-235 se produce una pérdida de masa de 0,215 u que corresponden a unos 200 MeV por núcleo de Uranio. Si tenemos en cuenta que, por ejemplo, el poder calorífico de la gasolina es de unas 9800 cal/g, el equivalente a 1 Kg de U-235 sería unas DOS MIL TONELADAS DE GASOLINA. Las reacciones nucleares son esencialmente procesos de choque en los que se conserva la energía, los momentos lineal y angular, el número de nucleones y la carga. Reacciones nucleares. Radiactividad. Cuando un núcleo es inestable se fragmenta espontáneamente, de forma que los productos resultantes sean más estables (menos energéticos). Los núcleos radiactivos son muy inestables y de forma espontánea producen emisiones radiactivas, según distintas reacciones nucleares. La ruptura del núcleo conduce a emisiones de partículas y de energía (en forma de radiación electromagnética). Leyes de Soddy y Fajans. Las leyes de Soddy-Fajans, conocidas también como leyes del desplazamiento radiactivo, reúnen los mecanismos para explicar las transformaciones que se producen en los núcleos como consecuencia de una emisión radiactiva. Tipos de emisiones radiactivas. Emisión . Cuando un núcleo radiactivo se desintegra emitiendo una partícula (un núcleo de helio, ), se convierte en otro núcleo diferente cuyo nº másico es 4 unidades menor y cuyo nº atómico es dos unidades menor que el de partida. + Ej:  + El núcleo obtenido, tras una emisión , corresponde a un elemento químico desplazado, en el sistema periódico, dos lugares hacia la izquierda del núcleo original La masa y el tamaño de las partículas son relativamente grandes. Al se además partículas cargadas, interaccionan electrostáticamente con el medio y, por tanto, su poder de penetración es pequeño. De hecho, las partículas son detenidas por una pequeña lámina de cartón o por algunos centímetros de aire, y ni siquiera son capaces de atravesar la piel de nuestro cuerpo. |
y 
cuyas energía son superiores a las de los elementos contiguos.
= cte
= cte
